Curso: Engenharia de Computação e Informação - UFRJ Disciplina: Redes de Computadores II - 2012 ● Bluetooth: – O que é; – Funcionamento; ● Bluetooth Low Energy: – O que é; – Tabela Comparativa – Aplicações; – Implementação; – Perguntas; – Referências;

1. Bluetooth Low Energy
EEL879 - Redes de Computadores 2 - 2012/2
Luís Henrique M. K. Costa
Otto M. B. Duarte
André Araujo
Pedro de Vasconcellos

2. Organização
● Bluetooth:
– O que é;
– Funcionamento;
● Bluetooth Low Energy:
– O que é;
– Tabela Comparativa
– Aplicações;
– Implementação;
– Perguntas;
– Referências;

3. Bluetooth – O que é
● Criado em 1994;
● Fim dos cabos;
● Frequências de rádio de curto
alcance;
● Streaming de dados contínuo;
● Conexão wireless robusta;

4. Bluetooth - Funcionamento
● Industrial, Scientific
and Medical (2.4GHz
a 2.485GHz);
● Frequency-hopping
spread spectrum
(FHSS);

5. Bluetooth - Funcionamento
● Piconet;
[1]

6. Bluetooth - Funcionamento
● Scatternet;
[1]

7. Bluetooth Low Energy – O que é
● Versão 4.0 do
Bluetooth, em 2010;
● Conexões com
durações de ms;
● Pouco consumo
energético;
● Sleep na maior parte
do tempo;

8. Bluetooth Low Energy – O que é
● Média de 1 uA, com
picos de 15 mA;
● Bateria com tamanho
de moeda;
[2]

9. Bluetooth Low Energy – O que é
● Bluetooth ≠ Bluetooth low Energy (BLE);
● Single-mode ou “smart”;
● Dual-mode ou "smart ready";

10. Tabela Comparativa
Voz Data Audio Video Estado
Bluetooth ACL/HS X X
Bluetooth
SCO/eSCO
X
Bluetooth Low
Energy
X
Wi-Fi X X X X
Wi-Fi Direct X X X
Zig Bee X
ANT X [3]

11. Tabela Comparativa
Especificação Técnica Bluetooth Tradiconal Bluetooth Low Energy
Frequência 2400 a 2438 MHz 2400 a 2438.5 MHz
Técnica de Modulação Frequency Hopping Frequency Hopping
Esquema de Modulação GFSK GFSK
Índice de Modulação 0.35 0.5
Número de Canais 79 40
Largura da Banda de Canal 1 MHz 2 MHz
Taxa de dados nominal 1 – 3 Mbps 1 Mbps
Informação útil 0.7- 2.1 Mbps < 0.3 Mbps
Nós / Escravos ativos 7 Ilimitado
Segurança 56 a 128 bits 128 bits AES
Robustez FHSS FHSS
Voz Apto Não apto [4]

12. Aplicação

13. Aplicação

14. Bluetooth Low Energy –
Implementação
Host
Controlador
[5]

15. Bluetooth Low Energy – Physical
Layer (PHY)
● 40 canais com 2MHz de espaçamento;
● advertising channels e data channels;
[6]

16. Bluetooth Low Energy – Physical
Layer (PHY)
● Adaptive Frequency Hopping (AFH);
[7]

17. Bluetooth Low Energy – Link
Layer (LL)
● 5 estados do dispositivo;
[8]

18. Bluetooth Low Energy – Link
Layer (LL)
● Advertising event
[9]

19. Bluetooth Low Energy – Link
Layer (LL)
● Connection event
[9]

20. Bluetooth Low Energy – Link
Layer (LL)
● Piconet de 48bit → bilhões de conexões!
● Scatternet não mais possível;

21. Bluetooth Low Energy – Outras
camadas
● Host-Controller Interface (HCI);
● L2CAP;
● Security Manager Protocol (SMP);
● Attribute Protocol (ATT):
– Servidor e Cliente;
● Generic Attribute Profile (GATT):
– Troca de características;

22. Bluetooth Low Energy – General
Access Profile (GAP)
● Broadcaster;
● Observador;
● Periférico;
● Central;
[8]

23. Pergunta 1
● Cite características de um BLE que os tornam
tão econômicos ao ponto de poderem ser
alimentados por baterias com o tamanho de
uma moeda.

24. Pergunta 1
● Cite características de um BLE que os tornam
tão econômicos ao ponto de poderem ser
alimentados por baterias com o tamanho de
uma moeda.
R: Permanece “dormindo” na maior parte do
tempo; transmissões duram apenas ms; e
possuem uma baixa taxa de tráfego.

25. Pergunta 2
● Cite e caracterize os dois modos que um
dispositivo pode atuar durante uma conexão.

26. Pergunta 2
● Cite e caracterize os dois modos que um
dispositivo pode atuar durante uma conexão.
R:Escravo, apenas enviando informação e se
conectando a apenas um mestre; Mestre,
podendo se conectar a um ou mais dispositivos
escravos, sendo o centro da topografia estrela
(piconet).

27. Pergunta 3
● Cite os 5 estados de conexão que o um
dispositivo pode assumir:

28. Pergunta 3
● Cite os 5 estados de conexão que o um
dispositivo pode assumir:
R: Standby, Advertising, Scanning, Initiating e
Connection.

29. Pergunta 4
● Por que é interessante o uso do Adaptative
Frequency Hopping (AFH) nos data channels?

30. Pergunta 4
● Por que é interessante o uso do Adaptative
Frequency Hopping (AFH) nos data channels?
R: Porque por usar um espectro gratuito
(2.4GHz), o BLE corre o risco de colidir com
um sinal de Wi-Fi que esteja operante na
região. Para tal, sobre os canais data channels
é usado o mecanismo Adaptative Frequency
Hopping (AFH) que evitará as frequências
ocupadas.

31. Pergunta 4
● Por que é interessante o uso do Adaptative
Frequency Hopping (AFH) nos data channels?
R: Porque por usar um espectro gratuito
(2.4GHz), o BLE corre o risco de colidir com
um sinal de Wi-Fi que esteja operante na
região. Para tal, sobre os canais data channels
é usado o mecanismo Adaptative Frequency
Hopping (AFH) que evitará as frequências
ocupadas.

32. Pergunta 5
● O Bluetooth tradicional e o Bluetooth Low
energy são concorrentes?

33. Pergunta 5
● O Bluetooth tradicional e o Bluetooth Low
energy são concorrentes?
R: Não, pois o foco do BLE são aplicações cujo
o gasto de energia seja mínimo, normalmente
envolvendo apenas informar um estado ou
servir de gatilho, não abrangendo tráfego
contínuo de dados, como é o caso de sua
versão tradicional.

34. Pergunta 5
● O Bluetooth tradicional e o Bluetooth Low
energy são concorrentes?
R: Não, pois o foco do BLE são aplicações cujo
o gasto de energia seja mínimo, normalmente
envolvendo apenas informar um estado ou
servir de gatilho, não abrangendo tráfego
contínuo de dados, como é o caso de sua
versão tradicional.

35. Referências
● As imagens apresentadas foram retiradas ou adaptadas dos seguintes trabalhos:
[1]
PEDRO, Ricard M. Bluetooth 4.0 Low Energy: the future low-power
consumption solution, jul. 2011. Universitat Politecnica Catalunya. Disponível em:
<http://upcommons.upc.edu/pfc/bitstream/2099.1/13249/1/memoria.pdf>. Acesso em:
13 jan. 2013.
[2]
GALEEV, Mikhail. Bluetooth 4.0: An introduction to Bluetooth Low Energy –
Part I. EE Times, set. 2011. Disponível em:
<http://www.eetimes.com/design/communications-design/4217866/Bluetooth-4-0--
An-introduction-to-Bluetooth-Low-Energy-Part-I>. Acesso em: 13 jan. 2013
[3]
DECUIR, Joe. Bluetooth 4.0: Low Energy. IEEE Vancouver Joint Communications
Chapter, nov. 2010. Disponível em:
<http://chapters.comsoc.org/vancouver/BTLER3.pdf>. Acesso em: 12 jan. 2013.

36. Referências
[4]
LITEPOINT CORPORATION. Bluetooth Low Energy - WhitePaper. Disponível em:
<http://www.litepoint.com/whitepaper/Bluetooth%20Low
%20Energy_WhitePaper.pdf>. Acesso em: 13 jan. 2013.
[5]
MARTELLI, Flavia. Bluetooth Low Energy. Universitá de Bologna. Disponível em:
<http://www.chiaraburatti.org/uploads/teaching/handouts_WSNs_BT-LE.pdf>. Acesso
em: 12 jan. 2013.
[6]
Smith, Phil. Comparing Low-Power Wireless Technologies. Disponível
em:<http://www.digikey.com/us/en/techzone/wireless/resources/articles/comparing-low-
power-wireless.html> Acesso em: 18 fev. 2013

37. Referências
[7]
Hodgdon, Charles. Adaptive Frequency Hopping for Reduced Interference
between Bluetooth® and Wireless LAN. Disponível em:<http://www.design-reuse.
com/articles/5715/adaptive-frequency-hopping-for-reduced-interference-between-
bluetooth-and-wireless-lan.html > Acesso em: 18 fev. 2013
[8]
DECUIR, Joe. Bluetooth 4.0: Low Energy. IEEE Vancouver Joint Communications
Chapter, nov. 2010. Disponível em:
<http://chapters.comsoc.org/vancouver/BTLER3.pdf>. Acesso em: 12 jan. 2013.
[9]
BLUETOOTH SIG. Bluetooth Specifications Version 4.0. Disponível em:
<http://www.bluetooth.org>. Acesso em: 12 jan. 2013.